Inhaltszusammenfassung:
Bei stenosierenden zerebrovaskulären Krankheiten wie Moyamoya Disease (MMD) ist für Beurteilung des Schweregrades der Erkrankung und die Indikationsstellung neurochirurgischer Revaskularisationsmaßnahmen die Abschätzung der zerebrovaskulären Reaktivität (CVR) mittels funktioneller Bildgebungsmethoden erforderlich. Die CVR beschreibt die potentielle Steigerungsfähigkeit des zerebralen Blutflusses bei vasodilatativer Stimulation und gibt Aufschluss über die noch vorhandenen Perfusionsreserve. Goldstandard der Beurteilung der CVR sind gering verfügbare und aufwändige nuklearmedizinische Messverfahren. Hyperkapnie-getriggerte funktionelle
Magnetresonanztomographie stellt eine vielversprechende, günstigere und besser verfügbare diagnostische Alternative dar. Eine klinisch einfach implementierbare Methode der hyperkapnischen Stimulation ist der Einsatz von Atempausen. Ziel dieser prospektiven Studie war die Untersuchung des Atmungsverhaltens auf die zerebrale Durchblutung, um
bei gesunden Probanden die notwendige Dauer der Atempausen und die optimalen Messbedingungen für den klinischen Einsatz des Atempause-getriggerten Verfahrens zu ermitteln. Daher wurden bei 14 gesunden Probanden fMRT-Messungen während
abwechselnd endexspiratorischer Atempausen jeweils unterschiedlicher Dauer (3, 6, 9 und 12 Sekunden) und Phasen normaler Atmung durchgeführt. Neben der optimalen Dauer der Atempause wurden die erforderliche Zeitspanne der Atmungs-Phasen zwischen einzelnen Atempausen untersucht. Des Weiteren wurden die Auswirkungen unterschiedlichen Atmungsverhaltens zwischen den Atempausen auf den BOLD-Signalverlauf analysiert. Die Messungen erfolgten unter Verwendung einer gängiger fMRT-Messequenz mit einer Repetitionszeit von 3 Sekunden. Ergänzend wurden Messungen mit einer geringeren Repetitionszeit von 0,5 Sekunden durchgeführt, um das BOLD-Signal mit höherer zeitlicher Auflösung bewerten zu können. Die Eignung des angewandten Verfahrens für die Bewertung der zerebrovaskulären Reaktivität wurde geprüft, indem die Gehirnaktivierung bei gesunden Probanden und einem Moyamoya-
Patienten verglichen wurde. Ferner wurden die Folgen forcierter Ventilation auf das BOLD-Signal untersucht. Während der Messungen fand eine Aufzeichnung der Atmungsbewegungen der Probanden statt, um die Befolgung der erteilten Atmungsinstruktionen und das Atmungsverhalten zu bewerten. Es zeigte sich, dass endexspiratorische Atempausen von mindestens 9 Sekunden zu signifikanten und gut reproduzierbaren BOLD-Signalanstiegen führten, während weitere Verlängerung der Atempause zu keinem signifikanten Signalzuwachs führte. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass zwischen den Atempausen Phasen von mindestens 45 Sekunden normaler Atmung nötig waren, um die mit zeitlicher Verzögerung zur Atempause auftretenden BOLD-Signaländerungen vollständig abzubilden. Atmung in vorgegebenem Atmungsrhythmus eignete sich, um Unregelmäßigkeiten im Atmungsverhalten und dadurch verursachte unbeabsichtigte BOLD-Signaländerungen zu vermeiden. Bei Messung des BOLD-Signalverlaufs mit Repetitionszeiten von 0,5 und 3 Sekunden wurden keine relevanten Unterschiede festgestellt. Anhand der Daten eines Moyamoya-Patienten zeigte sich, dass mittels Atempausen von 9 Sekunden Gewebe unterschiedlicher zerebrovaskulärer Reaktivität differenziert werden konnte. Es wurde nachgewiesen, dass schon ein einziger tiefer Atemzug zu einer messbaren BOLD-Signaländerung führen kann. Da längere Atempausen für Patienten prinzipiell schwieriger durchführbar sind und in dieser Studie nicht zu einer deutlichen Signalsteigerung führten, scheinen sich Atempausen einer Dauer von 9 Sekunden für den klinischen Einsatz des Verfahrens zu empfehlen. Bei gesunden Probanden reichen 45 Sekunden normaler Atmung zwischen den Atempausen, damit sich das BOLD-Signal wieder auf Baseline-Niveau stabilisiert. Bei Moyamoya-Patienten sollten die Atmungs-Phasen länger gewählt werden, da Verzögerungen der BOLD-Signalantworten möglich sind. Der Einsatz eines kontrollierten Atmungsrhythmus kann eine Möglichkeit sein, unbeabsichtigte Signaländerungen zu vermeiden. Die Verwendung von Repetitionszeiten von 3 Sekunden scheint für die Bewertung des Signalverlaufs ausreichend zu sein. Die beobachteten Auswirkungen forcierter Ventilation auf das BOLD-Signal können Erklärungsmodelle für unerwartete Signaländerungen liefern. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass Hyperkapnie-getriggerte funktionelle Magnetresonanztomographie unter Verwendung kurzer Atempausen ein relativ einfach durchführbares und vielversprechendes Verfahren ist, um die zerebrovaskuläre Reaktivität bei Patienten mit Moyamoya-Erkrankung zu
beurteilen. Es empfehlen sich weitere Studien an Patienten, um die Abschätzung der zerebrovaskulären Reaktivität mittels Atempause-getriggerter fMRT und alternativer Messverfahren zu vergleichen.
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